Haziran 2011 sunumu(*pdf - Sakarya Ãniversitesi
Haziran 2011 sunumu(*pdf - Sakarya Ãniversitesi
Haziran 2011 sunumu(*pdf - Sakarya Ãniversitesi
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
Yüksek Lisans Tez Sunumu<br />
14.06.<strong>2011</strong><br />
SAKARYA ÜNİVERSİTESİ
Amaç<br />
Giriş<br />
Materyal ve Metot<br />
Bulgular ve Tartışmalar<br />
Sonuçlar
<strong>Sakarya</strong> belediye otobüslerinin kullandığı 3<br />
farklı otobüs hattında Temsa Avenue seri hibrit<br />
otobüsün seyir hali emisyonlarının, yakıt<br />
tüketiminin ve enerji kazanımının incelenmesi<br />
ve bu hatlarda hibrit sistem avantajlarının<br />
karşılaştırılması
Yönetmelikler ve emisyon kontrol yöntemleri ile,
Dizel motorlardan kaynaklanan emisyonlar<br />
arasında öncelikli olarak kontrol edilmesi ve<br />
azaltılması gereken emisyonlar NOx ve PM’dir.
Silindir içerisinde yanma esnasında sıcaklığın yüksek<br />
olmasından dolayı NO oluşur ve NO’nun oksidasyonu<br />
sonucu ise NO 2 meydana gelir.<br />
NO ve NO 2 emisyonları genel olarak NOx olarak<br />
tanımlanmaktadır. Oksijen yoğunluğunun yüksek olması<br />
da NO x oluşum hızını arttırmaktadır.<br />
[NOx ]= f (T, [O 2 ] )
(VOC+sülfat+H2O+ iz metalleri)<br />
(VOC+sülfat+H2O+ iz<br />
metalleri)
Emisyonlar otobüslerin;<br />
yanma teknolojilerine,<br />
emisyon katalizörlerine,<br />
yakıt özelliklerine,<br />
yaşına<br />
kullanım koşullarına bağlıdır.
Kardiyovasküler ve solunum<br />
yolları rahatsızlığına,<br />
Yaşam kalitesinde azalmaya<br />
Astıma,<br />
Çocuklarda akciğer<br />
gelişiminde bozukluğa,<br />
Bebek ölümlerine ve kanser<br />
gibi birçok rahatsızlığa<br />
neden olmaktadır.
Ağır-ticari taşıtlar için (g/kW-h)<br />
Tarih Sürüş çevrimi CO HC NOx PM<br />
Euro 1 1992, 85kw 4,5 1,1 8,0 0,36<br />
Euro 2 Ekim 1996<br />
ECE R-49<br />
4,0 1,1 7,0 0,25<br />
Ekim 1998 4,0 1,1 7,0 0,15<br />
Euro 3 Ekim 1999 ESC&ELR&ETC 1,0 0,25 2,0 0,02<br />
Ekim 2000<br />
ESC&ELR&ETC<br />
2,1 &ETC 0,66 5,0 0,10<br />
0,13<br />
Euro 4 Ekim 2005 1,5 0,46 3,5 0,02<br />
Euro 5 Ekim 2008 1,5 0,46 2,0 0,02<br />
Euro 6 Ocak 2013 1,5 0,13 0,5 0,01
Araç seyir halinde iken aracın üzerine yerleştirilen<br />
cihazlarla gerçek dünya koşullarındaki emisyon ve<br />
motor datalarını toplayan sistemlerdir.
Kullanım açısından;<br />
<br />
Data açısından;<br />
• Ölçümlerin normal kullanım<br />
koşullarında yapılabilmesi<br />
• Numune alımı için aracın<br />
bırakılmaması ya da<br />
durdurulmaması<br />
• Bakım için ekstra zamanın<br />
gerekmemesi<br />
• Gerçek dünya datasının<br />
eş zamanlı<br />
toplanabilmesi<br />
• Taşıt kaynaklı<br />
emisyonların<br />
envanterlenmesinde<br />
daha güvenilir sonuçlar<br />
elde edilebilmesi
Seyir hali emisyon ölçümleri ile mevcut<br />
standartlar uyumlu değildir.<br />
Standartların oluşturulmasında kullanılan trafik<br />
karakteristikleri gerçek dünya koşullarıyla<br />
farklılık arz etmektedir.<br />
Ölçümler profesyonellik gerektirmektedir.
Negatif ivmelenme taşıtlar için fren yapma durumudur.<br />
Motorlu taşıtlar durduğunda ise negatif ivmelenme biter<br />
ve ivmelenme boyunca ortaya çıkan enerji ısıya<br />
dönüşerek çevreye verilir.
Günümüzde fosil yakıtların giderek azalması<br />
nedeniyle taşıt üreticileri alternatif taşıtlara<br />
yönelmiştir.<br />
Hibrit taşıtlar emisyon ve yakıt tüketim<br />
minimizasyonu açısından önemli bir avantaja<br />
sahiptir.
Tasarımlarına göre 3’e ayrılır:<br />
Paralel hibrit<br />
Seri hibrit<br />
Seri-paralel hibrit
UCAP
Temsa Avenue Hibrit Otobüsünde seyir hali<br />
emisyon ölçümü gerçekleştirilerek hibrit<br />
otobüs motor parametreleri, emisyon<br />
miktarları ve yakıt-enerji kazanımları<br />
belirlenmiştir.
Ölçümler, <strong>Sakarya</strong> Büyükşehir Belediyesine<br />
ait otobüs hatları arasından seçilen 3 farklı<br />
hatta gerçekleştirilmiştir.<br />
Seçilen hatlar farklı yol karakteristiklerine<br />
sahiptir.
32 evler Karaman<br />
SAÜ kampus
32 Evler-gidiş<br />
32 Evler- dönüş<br />
Karaman-gidiş<br />
Karaman-dönüş<br />
SAÜ Kampus-gidiş<br />
SAÜ Kampus-dönüş
Hatlar<br />
Karamangidiş<br />
Karamandönüş<br />
32 Evlergidiş<br />
32 Evlerdönüş<br />
SAU Campusgidiş<br />
SAU<br />
Campusdönüş<br />
Mesafe (km) 14.5 15.6 7.6 8.8 11 11.5<br />
Seyahat süresi (dk) 28 34 25 30 31 34<br />
Rölanti süresi (dk) 5 7 5 7 6 8<br />
Dur-kalk sayısı 24 29 28 28 23 29<br />
Km başına dur-kalk sayısı 2 2 4 3 2 3<br />
Ortalama hız (km/h) 30 27 18 17 21 20<br />
Maksimum hız (km/h) 69 69 57 64 53 58<br />
Başlangıç yüksekliği (m) 35.6 86.7 33.1 131.4 33.8 187.6<br />
Bitiş yüksekliği (m) 86.4 36.8 131.4 34.2 182.4 36<br />
Yükseklik farkı (m) 50.8 -49.9 98.3 -97.2 148.6 -150.8
Seyir hali emisyon ölçümleri başlatılmadan<br />
önce;<br />
‣ PEMS sistemi yaklaşık 1 saat kadar<br />
ısıtılmış,<br />
‣ Ölçümlerin güvenirliğini sağlayabilmek için<br />
her test başlamadan önce kalibrasyon<br />
yapılmıştır.
Gerçek dünya koşullarını sağlayabilmek için<br />
taşıt her durakta 15 saniye durdurulup taşıta<br />
yolcuların bindiği varsayılarak test<br />
gerçekleştirilmiştir.<br />
Testler süresince çevre havası 20 0 C ile 35<br />
0<br />
C arasında değişirken, nem yaklaşık<br />
%30’dur.
Euro 5 emisyon sertifikasına sahip 6 silindirli ve 6,7 L motor<br />
hacmine sahip Cummins içten yanmalı dizel motoru<br />
bulunmaktadır.<br />
Hibrit otobüs seri hibrit tasarımına sahiptir. Otobüsün boyu<br />
12 m olup, otobüs 15 tondur (yüklenmiş hali).
Seçilen ölçüm hatlarında emisyon ve motor<br />
datalarını incelemeden önce hatların hızyükseklik<br />
profilleri ve ivmelenme-hızlanma<br />
haritaları üzerine etkileri belirlenmiştir.
Enerji kazanımı ve yakıt tasarrufunu belirlemek için tüm<br />
hatlarda hibrit aktarım organları çalışma parametreleri<br />
SIEMENS SIADIS yazılımı kullanılarak incelenmiştir.<br />
Ölçümler boyunca jeneratör gücü (Pgen),<br />
ultrakapasitörün durumu (SOC), motor gücü (Peng),<br />
taşıt hızı (V) ve toplam mekanik çekiş gücü (Psys)<br />
incelenmiştir.
Geri kazanılan enerji,<br />
Geri kazanılan enerjiye bağlı<br />
yakıt tasarrufu kg olarak,<br />
Geri kazanılan enerjiye bağlı<br />
yakıt tasarrufu litre olarak,
Hatlar<br />
Karamangidiş<br />
SAU<br />
Campus-gidiş<br />
32 Evlergidiş<br />
Karamandönüş<br />
32 Evlerdönüş<br />
SAU Campusdönüş<br />
Ortalama hız (km/h) 30 18 21 27 17 20<br />
Yükseklik farkı (m) 50.8 98.3 148.6 -49.9 -97.2 -150.8<br />
Toplam İş (kW-h) 25.8 18.9 26.2 25.9 14.3 18.6<br />
km başına toplam iş<br />
( kW-h / km)<br />
1.78 2.49 2.38 1.66 1.63 1.62<br />
Enerji kazanımı (kW-h) 5.11 2.79 3.69 5.46 3.33 4.63<br />
Dur-kalk başına enerji<br />
kazanımı (kW-h / #)<br />
0.21 0.10 0.16 0.19 0.12 0.16<br />
Enerji kazanımı(%) 23 18 16 25 27 28<br />
Yakıt tüketimi (l) 5.59 4.60 5.98 5.72 3.24 4.44<br />
Yakıt kazanımı (l) 1.80 0.98 1.30 1.93 1.18 1.63<br />
Dur-kalk başına yakıt<br />
kazanımı (l)<br />
0.08 0.04 0.06 0.07 0.04 0.06<br />
Yakıt kazanımı (%) 24 18 18 25 27 27
Hatlar<br />
Karamangidiş<br />
32 Evlergidiş<br />
SAU<br />
Campusgidiş<br />
Karamandönüş<br />
32<br />
Evlerdönüş<br />
SAU<br />
Campusdönüş<br />
CO 2 (g/km) 1044 1646 1483 991 1290 1040<br />
CO (g/km) 0.8 1.4 1.4 0.9 1.1 1.0<br />
NO x (g/km) 3.0 8.8 9.0 4.6 7.2 9.3<br />
CO 2 (g/kW-h) 588 661 622 599 685 643<br />
NO x (g/kW-h) 1.7 3.6 3.8 2.8 4.4 5.7<br />
CO (g/kW-h) 0.5 0.6 0.6 0.6 0.7 0.6
Taşıt emisyonları önemli ölçüde motor çalışma<br />
koşullarına bağlıdır.<br />
NOx emisyon oluşumunun doğrudan motor yükü ile<br />
artması, motor yükü ile sıcaklık arasında ilişki<br />
bulunması,<br />
Sıcaklığın SCR sisteminin devreye girmesini<br />
etkilemesinden dolayı, sıcaklık ve NOx emisyon dataları<br />
incelenmiştir.
Hibrit otobüs yakıt tüketimi açısından büyük bir<br />
avantaja sahiptir ancak yakıt tasarruf potansiyeli<br />
otobüsün çalıştığı hattın hız-yükseklik profiline<br />
bağlı olarak değişmektedir.<br />
Yükseklikte meydana gelen değişimler enerji<br />
kazanımını ve yakıt tasarrufunu etkilemektedir.
Maksimum enerji kazanımı SAÜ Kampus-dönüş<br />
hattında gözlemlenmiştir. Aynı zamanda tüm dönüş<br />
hatlarının enerji kazanımı gidiş hatlarından çok daha<br />
yüksektir.<br />
Bunun sebebi gidiş hatlarında otobüs yokuş çıkarken,<br />
hibrit sistemin çok fazla avantaj sağlayamamasıdır.
Maksimum yakıt tasarrufu %27 olup SAÜ Kampusdönüş<br />
hattındadır.<br />
Yakıt tasarruf miktarları incelendiğinde maksimum<br />
değerler Karaman hattındadır. Karaman-gidiş ve<br />
Karaman-dönüş hattında yakıt tasarruf miktarları<br />
sırasıyla 1.80 l ve 1.93 l olarak belirlenmiştir.
Minimum CO2 değeri 588 g/kW-h olup Karaman-gidiş<br />
hattında, maksimum CO2 değerleri 32 Evler hattında<br />
gözlemlenmiştir. Bu değerler gidiş hattında 661 g/kW-h,<br />
dönüş hattında ise 685 g/kW-h’dir.<br />
NOx emisyon oluşumu motor çalışma koşullarına ve<br />
egzoz gaz sıcaklığına bağlıdır. Yapılan incelemeler<br />
sonucu genel olarak egzoz gaz sıcaklığının motor hızı<br />
ve motor yükü ile orantılı olarak arttığı belirlenmiştir.
Seçilen 3 hatta egzoz gaz sıcaklığı ve NOx emisyonları<br />
karşılaştırıldığında Karaman hattında oluşan NOx<br />
değerleri diğer hatların NOx değerlerinden oldukça<br />
düşüktür. Karaman hattında NOx değerleri sırasıyla 1.7<br />
g/kW-h ve 2.8 g/kW-h’dir. Maksimum NOx değeri ise<br />
5.7 g/kW-h olup SAÜ Kampus-dönüş hattında<br />
gözlemlenmiştir.<br />
Bunun sebebi Karaman hattında egzoz sıcaklığının NOx<br />
emisyonlarını minimize etmek için kullanılan SCR<br />
sisteminin etkin bir şekilde çalışmaya başladığı değerin<br />
üzerinde olmasıdır.